有机高分子磁性材料研究综述

有机磁性材料研究综述

摘要:有机磁性材料是最近二十多年发展起来的新型的功能材料,因为其结构的多样性,可用化学方法合成,相比传统磁性材料具有比重低、可塑性强等等优点，因此在新型功能材料方面有着广阔的应用前景。本文综述了高分子有机磁性化合物的发展和研究近况，及其有机高分子磁性材料的分类及其应用前景。

关键词：有机磁性材料结构型复合型

Review on the research of organic magnetic material Abstract: organic magnetic material is a new functional material in recent twenty years, because of the diversity of its structure, synthetized by chemical method , compared with the traditional magnetic materials with a low specific gravity, high plasticity, and so on, so it has a broad application prospect in the new functional materials.This paper reviews the development and research status of high polymer organic magnetic materials’compounds, classification and its application prospect.

Key word: organic magnetic material intrinsic complex

一、简介

历史上记载的人类对磁性材料的最早应用是中国人利用磁石能够指示南北方

向的特性,将天然磁石制成的司南,这一发明对航海业的发展有着重要的推动作用。随着社会的发展和科技的进步,强铁磁性和亚铁磁性材料已经在国防(如雷

达和卫星通信中的磁性器件、隐形材料等)、科研(如探测太空反物质的磁谱议、核磁共振成像仪等)、高新技术(如无摩擦轴承发电机、磁悬浮列车等)、日常生活(如医疗器械、扩音器、麦克风、数据存储材料、微电子器件、发动机等)等

各个领域得到了应用。但是由于传统的磁性材料必须经过高温冶炼的过程,而且因为密度大,精密加工成型困难,磁损耗大等原因,使得传统的磁性材料在高新技术和尖端科技的一些方面的应用受到了很大的限制。相比下，高分子磁性材料

具有比重轻、强度高，柔软质轻、容易加工成尺寸精度高和形状复杂的制品，

分子结构变化多端，还能与其它元件一体成型，其结构种类的多样性,可用化学方法合成,可得到磁性能与机械、光、电等方面结合的综合性能,具有磁损耗小

等特点,在超高频装置、高密度存贮材料、吸波材料、微电子工业和宇航等需要轻质磁性材料的领域有很大的应用前景。有机磁性材料具有不导电、比重轻、

透光性好、溶于普通溶剂、可塑性强、易于复合加工成型等更优良的性质,非常适于做多种功能材料,如：航天材料、微波吸收材料、光磁开关材料、电磁屏蔽材料、磁记录材料和生物兼容材料等

在人类的材料发展史上，磁性材料领域曾长期为含铁或稀土金属元素的合金

和氧化物等无机磁性材料所独占。但由于传统磁性材料必须经过高温冶炼才能

得到应用,而且密度大,精密加工成型很困难,加工过程中的磁损耗很大等原因,

使得传统磁性材料在高新技术和尖端科技应用受到很大限制。20世纪80年代

中期出现了新的交叉学科——有机和高分子磁学。前苏联的科学Ovchinnikov，西班牙的F.Palacio，日本的T.Sugano，法国的Kahn等为此作出了巨大的贡献[1]。有机高分子磁性材料是指含有稳定自由基并具有铁磁相互作用的有机化合

物或含过渡金属的复合物的总称。它的出现打破了有机物质与铁磁无缘的传统

观念。

二、有机磁性材料的分类

有机磁性化合物主要可以分为复合型和结构型两大类。

1、复合型有机磁性化合物

复合型磁性高分子材料是指以高分子材料与各种各种无机磁性材料通过混合粘结、填充复合、表面复合、层积复合等方式加工制得的磁性体从复合材料概念出发，通称为磁性树脂基复合材料。

主要是以有机化合物(主要是指高分子树脂)为基体,加入各种磁粉经混合成形而制得的具有磁性的复合体系。基体树脂可根据实际需要选用不同的聚合物,采用的磁性填料主要有两大类:铁氧体型和稀土型。铁氧体类如钡铁氧体、锶铁氧

体等。稀土类如SmCo

5,Sm

2

(Co,Fe,Cu,M)

17

(M=Zr,Ti,Hf,Ni,Mn,Nb)等和钕铁硼等。

复合型磁性高分子材料是已实现商品化生产的重要磁性高分子材料，可分为树脂基铁氧体类高分子共混磁性材料和树脂基稀土填充类高分子共混磁性材料两类, 简称为铁氧体类高分子磁性材料和稀土类高分子磁性材料, 目前以铁氧体类高分子磁性材料为主。也有根据聚合物与无机磁性材料的结合方式及制备方法、应用领域的不同，复合型磁性聚合物主要可分为磁性塑料和磁性高分子微球两类。

一般复合型高分子磁性材料工艺流程如下:

（1）铁氧体类高分子磁性材料

填充铁氧体类磁粉制作的磁性塑料属于铁氧体类磁性塑料，目前大多数磁性

塑料为铁氧体类。所用的铁氧体磁粉一般为钡铁氧体(BaO•6Fe

2O

3

)和锶铁氧体

(SrO•6Fe

2O

3

)，但以使用单畴粒子半径大、磁各向异性常数大的锶铁氧体磁粉为

佳。磁粉粒子呈六角板状，垂直于六角面的C轴方向为NS方向，其平均粒径为

1~1.5 μm[2]。目前常用磁性塑料的磁粉含量为80%~90%，所用合成树脂有聚酰

胺(PA)(目前最常用的PA基体是PA6、PA12、PA66等)、聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)等热塑性树脂和环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)等热固性树脂。生产中要求所用的树脂在加热时的流动性和热稳定性能好，制品的力学性能优

良[3]。

与烧结磁铁相比,铁氧体类高分子磁性材料具有质轻、柔韧、成型后收缩小、